挑食的腸道微生物

李晶

在決定吃什么的時候，你選擇的理由是什么？是個人喜好，還是實惠的價格，抑或是是否有利于健康？你是否特別喜歡某種食物，或是完全不能接受另外某種食物呢？在選擇食物的時候，你是否想過腸道會參與你的決策？帶著這些問題，我們來聊聊腸道與食物選擇的關系。

我們的祖先在很早以前就已有“食藥同源”的說法，通過選擇性食用食物而達到強身健體、治療保健的作用。到了現代，隨著物質生活極大豐富，人們更加注重自身的保健，“養生”被經常掛在嘴邊。根據食物與健康的關系，很多食物被貼上了“有益”或“有害”的標簽。一般來說，食物對自身健康的好壞、對疾病的緩解或治療，主要是針對食物中的某些特殊成分對人體免疫系統、消化系統及內分泌系統的作用而言的。近幾年，隨著人類對腸道微生物的逐漸認識，仿佛打開了“潘多拉魔盒”，原來這群相伴我們一生的微生物群體與我們生老病死、喜怒哀樂、晝夜更替都有緊密的聯系。腸道就像是一個“超級工廠”，微生物細胞就如同流水線上的工人，它們根據自身攜帶的功能基因，選取所需加工的原料，一刻不停地進行合成和分解代謝，將各種食物大分子降解后分泌代謝產物，最終通過腸道黏膜、血液等途徑運送到身體各個部分發揮作用。

可以想象一下，如此龐大而復雜的工廠中，某一個環節一旦出現問題，則一定會對機體產生負面影響，從而患病。早在公元前300多年，現代醫學先驅希波克拉底就已預言“所有疾病都源于腸道”，且“死亡開始于腸道”。人類通過2000多年的實踐，也驗證了希波拉底的預言，發現在健康狀態與疾病狀態下，腸道微生物結構存在著顯著的變化。

吃出來的腸道Bug

隨著生活水平的提高，肥胖問題日漸凸顯。我們通常認為這是吃出來的一種亞健康的身體狀態。經過科學家的研究發現，肥胖人群的腸道微生物菌群結構與健康人群存在顯著差異，腸道微生物處于失衡的狀態。對比發現，肥胖人群的腸道菌在“門”水平上與健康人就已經存在差異了。注意了，“門”可是細菌分類的最高級別;換句話說，從“根兒”上就有所不同了！就菌群的多樣性來說，肥胖人群的菌群多樣性顯著低于健康人群，這就意味著面對同樣的食物，肥胖者的消化代謝功能將會與健康人存在差異，可能某些重要的代謝途徑存在缺失或異常?？茖W家將肥胖病人的糞便移植給無菌小鼠并飼喂高脂肪低纖維素飼料，小鼠出現了肥胖及胰島素抵抗的癥狀，說明其代謝功能已發生改變。若將胖瘦不同的雙胞胎姐妹的糞便移植給無菌小鼠，即使給予高纖維低脂肪的“健康食品”，移植了胖姐姐糞便的小鼠仍比移植了瘦妹妹糞便的小鼠胖，說明腸道微生物在代謝過程中發揮著重要的作用。如果讓胖小鼠和瘦小鼠“同居”一段時間，胖小鼠居然變瘦了！分析其腸道微生物菌群結構發現，其菌群多樣性升高了。在對人群的研究中，科學家要求肥胖人群每日定量攝入牛油果，經過為期12周的干預，攝入組菌群多樣性增加，可發酵膳食纖維的糞桿菌屬、毛螺菌屬等細菌得到富集，糞便中脂肪酸濃度升高而膽汁酸濃度降低。這就意味著其腸道Bug得到了修復，改善了身體狀況。

?將來自胖瘦雙胞胎姐妹的糞便分別移植給小鼠，即使給小鼠飼喂低脂肪高纖維素飼料，一段時間后，小鼠的體型特征也會與移植菌菌群供體的體型特征趨于一致（圖片來源/《美國科學》雜志）

腸道細菌也挑食

在以上一系列實驗中，腸道微生物菌群發生改變，一定存在著某些菌的豐富度升高而另一些菌的豐富度下降的現象。那么在修復腸道Bug的過程中，這些好的菌是如何勝出的呢？早在研究“同居”小鼠的實驗中，科學家就已經發現只有給小鼠飼喂低脂肪高纖維的飼料時，胖小鼠腸道內的某些擬桿菌（Bacteroides）增殖了，這就意味著這些擬桿菌可能偏愛吃纖維。

為了驗證這個想法，科學家再次啟用胖瘦雙胞胎，將瘦妹妹糞便中分離出的20種細菌移植到無菌小鼠體內，其中包括4種有助于胖小鼠減肥的擬桿菌;然后又配制出含34種高膳食纖維的健康食品。在實驗中先給小鼠喂高脂低纖維的不健康食品，讓定植的20種細菌的結構發生改變，抑制喜歡膳食纖維的擬桿菌增殖。然后再給它們喂配制的健康飼料，從腸道菌群的變化了解腸道微生物對食物的偏好。實驗結果發現，就像人一樣，當自己喜歡的食物較多時，細菌就會猛吃而加速繁殖，其在腸道中的菌群豐富度也會相應增加。

在低脂肪高纖維素飼料喂養下，無論受體小鼠移植的腸道菌來自胖姐姐還是瘦妹妹，將其糞便再次移植，二代受體小鼠形態不發生改變

對于研究者特別關注的具有減肥功能的4株細菌，它們根據自身攜帶的功能基因不同，對不同的食物喜好度也存在差異。但是問題又來了，食物還是那么多，愛吃這種食物的細菌不斷增殖時，面臨“狼多肉少”的局面，細菌該怎么辦？科學家采用帶熒光的人工食物顆粒飼喂小鼠，監測腸道菌的代謝能力時發現，那些“能搶的”細菌還繼續吃最愛的食物，而“競爭力稍差的”細菌只能退而求其次吃其他的食物，說明細菌對食物的偏好是可以依據食物的多少而發生改變的。同時也說明了，腸道微生物具有很強的可塑性，可以依據食物的改變而改變?？梢哉f，腸道有Bug不用慌，還能治！

細菌對于喜愛的食物存在競爭關系，如果競爭不過其他細菌，則退而求其次選擇其他食物。但食物競爭者消失后，就會再次選擇最愛的食物。在這一過程中，菌群的代謝途徑也會發生相應的改變（圖片來源 /《自然》雜志）

被細菌安排的飲食結構

既然食物可以影響腸道微生物的菌群結構，也通過引發微生物競爭而改變微生物對食物代謝的偏好性，那么反之，腸道微生物是否會影響宿主對食物的偏好性呢？科學家以秀麗線蟲作為研究對象展開研究。首先發現某些細菌可以引發線蟲對于某些揮發性化學物質（如異戊醇）表現出強烈喜愛，同樣對于某些化學物質（如辛醇）表現出厭惡。當特定菌株JUb39被定植于線蟲腸道后，線蟲食量不減的同時對于辛醇的厭惡程度大大降低。通過對JUb39的基因組分析發現，由于其基因組中存在編碼酪氨酸脫羧酶基因，可產生酪胺以彌補線蟲自身對酪胺合成的需求;細菌產生的酪胺又可被線蟲代謝為章魚胺后結合在特定的神經細胞受體上，從而調節線蟲對辛醇的厭惡反應。在這項研究中，JUb39利用自身產生的酪胺繞過了宿主產生酪胺這一步，巧妙地利用了同源分子的功能，改變了宿主的喜好。并且線蟲的肚子里一旦有JUb39定植，線蟲就會開始“挑食”優先選擇這種細菌為食。

腸道菌群

雖然在線蟲實驗中人們發現了腸道微生物調控宿主對食物的偏好性，但對于人類、小鼠等動物而言，其自身結構復雜，腸道微生物種類多樣，特別是人類生活環境紛繁復雜，食物多種多樣，解開挑食之謎還需要一個漫長的過程。但是值得注意的是，已有大量的研究發現，食物的單一化將會改變腸道菌群的結構、降低菌群多樣性，造成某些代謝途徑的改變。

食物影響菌群結構，菌群對不同食物具有偏好性

在兒童營養狀態的相關研究中，孟加拉、秘魯等不發達國家和地區的兒童在幼年罹患營養不良，造成其腸道菌群建立滯后，血項指標、代謝物指標及生理指標均落后于正常兒童。即使后期進行飲食干預補充膳食纖維，雖然能有效改善其生長、發育及免疫功能等生理指標，但是在幼年時期造成的某些共生腸道菌缺失，在后期是再無法獲取的，直至成年后仍與健康人存在差異。在動物實驗中甚至還發現，這種腸道菌缺失的Bug，具有遺傳性。不得不說，合理飲食，均衡營養，絕不是你一個人的事！

（責任編輯 / 黃盈盈? 美術編輯 / 周游）